日本研究“超級鋼鐵” 用廢鐵制造不依賴鐵礦石

我們的口號是“開發(fā)出強(qiáng)度為現(xiàn)代鋼鐵的2倍，壽命也為2倍的超級鋼鐵”

　　日本將不需要鐵礦石了，所有的廢鐵都有可能被制造成“超級鋼鐵”。這也必將是中韓等國要走的路。

　　日本從1997年開始研究具有高強(qiáng)度和長壽命的“超級鋼鐵”。日本研究“超級鋼鐵”的初衷是什么？“超級鋼鐵”會對傳統(tǒng)鋼鐵行業(yè)產(chǎn)生怎樣的影響？本報記者日前來到日本物質(zhì)材料研究機(jī)構(gòu)(NIMS)，對該機(jī)構(gòu)新材料領(lǐng)域的學(xué)科帶頭人、從1997年就參與研發(fā)“超級鋼鐵”的長井壽進(jìn)行了采訪。

　　日本研發(fā)“超級鋼鐵”是為了適應(yīng)未來發(fā)展

　　《經(jīng)濟(jì)參考報》：日本研發(fā)“超級鋼鐵”的背景是什么？

　　長井壽：1995年日本發(fā)生阪神大地震，當(dāng)?shù)劁撹F建筑毀于一旦，引發(fā)日本學(xué)界對鋼鐵材料重要性的思考。為了適應(yīng)未來發(fā)展，很多學(xué)者提出要開發(fā)更堅固的鋼鐵材料。這是研發(fā)“超級鋼鐵”的起源。

　　《經(jīng)濟(jì)參考報》：“超級鋼鐵”的研發(fā)分為第一期和第二期，各期的目標(biāo)是什么？

　　長井壽：第一期從1997年到2001年，第二期從2002年到2007年。第一期的口號是“開發(fā)出強(qiáng)度為現(xiàn)在鋼鐵的2倍、壽命也為2倍的超級鋼鐵”，具體有4項內(nèi)容：一是把在日本利用最廣泛的低碳素鋼鐵SM490的強(qiáng)度提升2倍，并保證其可以焊接使用；二是將螺栓的強(qiáng)度提升到180OMPA；三是為了提高熱效率，將用于制造火力發(fā)電設(shè)備的鋼材料的耐熱溫度從600℃提升到650℃；四是制造不易生銹的鋼鐵。這4個目標(biāo)在第一期結(jié)束時就基本實現(xiàn)了。

　　《經(jīng)濟(jì)參考報》：效率如此之高，原因何在？

　　長井壽：我們總結(jié)了以下4點成功經(jīng)驗。一是設(shè)立高目標(biāo)，我們設(shè)立的目標(biāo)是從來沒有人提出過的。二是加強(qiáng)同民間企業(yè)、大學(xué)研究人員的交流合作。以前我們在這方面做得不夠，只是研究所內(nèi)部專家閉門搞研究。在這個項目中，我們向企業(yè)和大學(xué)敞開大門，有來自民間企業(yè)的經(jīng)營者80人和各相關(guān)大學(xué)的教授150人參與。三是在項目運營和管理上分成4個小組，請民間企業(yè)和其他研究機(jī)構(gòu)的領(lǐng)導(dǎo)參加，一年舉行兩次分科會，就項目進(jìn)程和出現(xiàn)的問題及時通報和討論。討論會上，各方都毫無保留地指出存在的問題。四是利用新手段和新設(shè)備進(jìn)行試驗。為了得到更精確的參數(shù)，我們獨自開發(fā)了100多種新的試驗設(shè)備，其中有20多種還申請了專利。

　　《經(jīng)濟(jì)參考報》：你們具體開發(fā)了哪些新設(shè)備？

　　長井壽：我們開發(fā)了能穿透鋼鐵的電子顯微鏡。在原有的鋼鐵中添加多種新元素時，通過這個電子顯微鏡能觀察元素在鋼鐵結(jié)構(gòu)中的分布狀況。在對鋼鐵進(jìn)行耐疲勞試驗時，還發(fā)明了一個高速運轉(zhuǎn)的疲勞機(jī)，以前的機(jī)器只能試驗100萬次，現(xiàn)在可以在相同時間內(nèi)試驗10億次。另外，我們還花了10年時間研制了一個模擬場景裝置，叫“腐蝕模擬實驗室”，可模擬真空狀態(tài)下刮風(fēng)、下雨等各種自然現(xiàn)象下鋼鐵的變化。我們用了一年時間收集數(shù)據(jù)，并分析在這些情況下我們制造鋼鐵時最應(yīng)該注意的問題。我們以前一直認(rèn)為下雨時鋼鐵易生銹，但后來我們發(fā)現(xiàn)，如果鋼鐵沾滿了海鹽，那么越是下雨就越難生銹。

　　“超級鋼鐵”逐步走向產(chǎn)業(yè)化

　　《經(jīng)濟(jì)參考報》：第一期研發(fā)中，有企業(yè)出資嗎？

　　長井壽：第一期研發(fā)經(jīng)費約120億日元全部由文部省撥款，不允許企業(yè)出資。但是很多企業(yè)都通過派研發(fā)人員的形式參與共同研究。

　　《經(jīng)濟(jì)參考報》：第二期的目標(biāo)是什么？

　　長井壽：第一期結(jié)束時大部分目標(biāo)已經(jīng)完成了，第二期主要是將第一期的目標(biāo)重新進(jìn)行整理，并通過更多的重復(fù)試驗來證明第一期達(dá)成的目標(biāo)是具有可復(fù)制性的。為了使新研發(fā)的“超級鋼鐵”運用到實際生產(chǎn)中，我們還請各建筑公司、鋼鐵公司、電力公司一起舉辦研討會，研究到底還存在哪些不足和問題。

　　《經(jīng)濟(jì)參考報》：“超級鋼鐵”項目第二期的經(jīng)費是多少？

　　長井壽：約80億日元。從第二期開始，企業(yè)也可參與共同出資。

　　《經(jīng)濟(jì)參考報》：這個項目沒有第三期嗎？

　　長井壽：沒有。一般來說，日本的科技研發(fā)程序分為3個階段，先由文部省發(fā)起純學(xué)術(shù)研究，之后一些研究成果和項目被經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省接手，提高民間企業(yè)參與度。第三個階段完全由民間企業(yè)接管。目前我們還在繼續(xù)進(jìn)行一些基礎(chǔ)研究，如耐熱鋼的壽命問題、耐腐蝕鋼的研究、氫氣對鋼鐵的遲緩破壞作用等。

　　《經(jīng)濟(jì)參考報》：現(xiàn)在日本的鋼鐵再利用達(dá)到了什么水平？

　　長井壽：就我的理解來說，日本鋼鐵的再利用程度相當(dāng)高。這些年來，很多企業(yè)一直致力于減少鋼鐵中銅的含量。因為鋼鐵中混有銅就會影響鋼鐵的質(zhì)量。而我們經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，如果銅含量等于或低于0.3%的話，基本不會對鋼鐵質(zhì)量產(chǎn)生影響。今后，如何在提高鋼鐵高性能的基礎(chǔ)上壓低成本是我們基礎(chǔ)研究的一個課題。

　　《經(jīng)濟(jì)參考報》：你們成立商品化研發(fā)小組了嗎？

　　長井壽：是，應(yīng)文部省快速產(chǎn)業(yè)化的要求，我們成立了商品化研發(fā)小組。當(dāng)時，各企業(yè)對于迅速商品化不是很感興趣。但從我們科研人員的角度來說，這是一個和企業(yè)人士交流的很好平臺。我們逐漸開始考慮新產(chǎn)品對于整個鋼鐵產(chǎn)業(yè)的影響。盡管我們現(xiàn)在開發(fā)的“超級鋼鐵”還沒有實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，但是在研制過程中的很多成果和理念都已被運用到實際產(chǎn)品中，比如日本企業(yè)制造的世界上第一款細(xì)

　　微粒鋼，就是應(yīng)用了“超級鋼鐵”的部分技術(shù)。

　　“超級鋼鐵”利用廢鐵取代部分鐵礦石進(jìn)口

　　《經(jīng)濟(jì)參考報》：“超級鋼鐵”的誕生對日本鋼鐵業(yè)及日本鋼鐵資源有什么影響？

　　長井壽：以前我們曾預(yù)測過，如果日本鋼鐵每年保持產(chǎn)量為1億噸，到2050年產(chǎn)生的廢鐵將達(dá)6000萬噸到7000萬噸。但是近10年來這個假設(shè)已經(jīng)不成立了，因為日本生產(chǎn)的鋼鐵一半以上都出口了，現(xiàn)在日本的廢鐵量在緩慢增長，大概維持在3000萬噸到4000萬噸。而日本國內(nèi)的鋼鐵需求大概也是這個數(shù)字，“超級鋼鐵”研究的一個重點在于廢鐵的再利用，目標(biāo)是讓以廢鐵為原料加工成的鋼鐵與從鐵礦石加工的成鐵擁有同等甚至更高的質(zhì)量，而且價廉。

　　極端一點說就是，日本將不需要鐵礦石了。這也必將是中韓等國要走的路。最快30年后，將是“超級鋼鐵”的時代。如果產(chǎn)業(yè)界有需求，日本國內(nèi)所有的廢鐵都有可能被制造成“超級鋼鐵”。日本還可以在國外利用廢鐵生產(chǎn)“超級鋼鐵”供出口。這將是鋼鐵產(chǎn)業(yè)的一個新模式。

備注：數(shù)據(jù)僅供參考，不作為投資依據(jù)。